随着科技的进步,人力成本的上升,非标自动化日益兴起,所谓非标自动化就是针对特定 工序(如焊接、铆压、机加工、装配、检测等) 而设计的自动化装备/伺服电动缸,可全部或部分替代人工完 成特定的作业,其有专用性,非标准型的特点, 其设计方案多种多样,无固定的套路或模式,因 此,当前自动化装备设计主要凭机械工程师的设 计经验,形式多样,性能良莠不齐,尽管非标设 计很难统一,但其发展趋势还是有迹可寻,结合国内、外自动化发展状况,笔者认为当前的自动 化正向着三个方向发展,即:高集成度、柔性化 和智能化。
1 高集成度
此处的集成是多工序的集成,早先非标自动 化装备往往是单一工序的专机,如焊接、铆接、 组装等,不同的工序需要不同的专机（伺服电动缸）,完成一个 部件多道工序需要众多自动化设备,投资大,占地面积大。近来,受国外自动化先进设计理 享自动化装 自动化装 念的影响,多工序集成于同一单元自动化专机逐 渐增多,德国甚至从原材料的板材开始,通过冲 压成形,再与其他零件组台(如焊接、组装等) 成部件,这种高集成度设计的优点是：
(1)减少物料人工周转,提高产品的定位 精度;原先一个工序一台专机,前道工序完成 后,还是需要人工将半成品周转至下一道工序 对生产的连续性有较大影响,而且不同单元中的 对象零部件多次重复定位,对产品的精度也带来 不良影响,多工序集成一体机对对象零部件的定 位有统筹考虑,有时候可以在同一副夹具同一次 定位夹紧条件下加工不同工序的内容,其精度 (尤其是形位精度)将大大提高。
(2)提高自动化率,减少人工介入;随着 化 传感技术的发展,自动化作业得以大幅度推广 其主要原因是设备的稳定性和产品的一致性有了 保障,人工介入越少,产品的质量越好,作业效 率越高 (3)减少占地面积。由于多工序集成于 个单元完成,因此,设备数量大大减少,设备占 地面积也减少,土地使用率提高。图1为塑壳断 路器动触头与银点、软连接焊接,软连接另一端 与热元件焊接,热元件与支架进行组装、铆接, 该单元涵盖焊、焊、焊、装、铆工序,是工序集 成度较高的单元。
2 柔性化
先前非标自动化装备采用的驱动元件多为 气缸、电机,导向件多为直线导轨、直线轴承或 导轮,传动件多为滚珠丝杆、同步带轮、分割 器,供料系统多为振动盘、直线送料器等,一定 规格型号上述元气件往往只针对某一目标零件的 特定工序,如果想变换目标零部件或目标零部件 停产,则非标自动化装备大部分元气件都不能再 用,因此,原先的非标自动化装备专用性较强 缺乏应有的柔性。
随着时代的进步,用户个性化的订单会越来 越多,小批量多规格制造作业方式是发展趋势, 非标自动化装备必须有一定的柔性。
机械手、工业机器人的普及为非标自动化 装备柔性化带来积极的作用,机械手、工业机器 人是具有一定通用性的自动化装备,其可以通过 不同编程完成不同动作,将机械手与非标自动化 装备结合,可打破原先专机专用的局限性,如通 过机械手与振动盘结合,可解决零件有序上料问 题;机械手与CCD影像系统结合,可解决零件无 序上料问题;多工件或多工序在同一单元上的使 用,只需准备几套非标的夹具配合分割器自动切换,可轻易满足自动作业如:焊接、铆 压、组装、检测等要求。尽管机械手运动路线较 长,速度不及非标装备,但对于多规格小批量的 工件,机械手结合非标装备是较好的解决方案 其投资小,工效尚可,适用性较强。图2为微型 断路器机械手上料延时检测单元,可以满足1P、 2P、3P、4P断路器检测要求,对于不同种类的微 型断路器,只需更换检测夹具,亦可兼容,该延 时检测单元具有较好的柔性。
3 智能化
智能化是工业自动化必然的发展方向。工业 自动化与信息化的深度融合,促成智能制造的形 成。实现装备的智能化及生产过程的自动化,使 产品生产效率、产品技术水平和质量得到明显提 高,也是当前制造业的发展方向。
让设备从传感器到因特网的通讯能够无缝 对接,从而建立一个高度灵活的、个性化和数字 化融合了的产品与服务的生产模式,在这种模式 下,生产自动化技术可通过自我诊断,自我修正 和各种功能软件让设备更加智能,以更好地辅助 工人完成生产,因此要求自动化设备的通讯功能 和集成能力更强,而自动化软件则需要具有更强 大的分析处理及企业其他软件系统的数据共享能 力。图3:HSM6(2)-100塑壳断路器检测线已 初具智能化的特征,已从各自动化单元采集信息,并实现信息的互联互通,六轴机械 手对基座自动上料、灭弧室自动装配,CCD影像 系统可检测并判断关键零部件是否装到位,各处 传感器布置齐全,对检测全过程完全把控,确保 设备运行稳定,检测过程顺畅,检测结果精确, 对生产过程要素如设备、生产、产品质量等参数 通过信息采集,服务器分析,导入生产执行系统 MES,并在控制室的大屏上呈现,可供车间相关 人员的分析和决策。 非标自动化属于工业“30”范畴,是工业自 动化的初级阶段,非标自动化与工业机器人、人 工智能的结合应用才是工业自动化的高级阶段 当前,国内大部分企业还未完全达到初级阶段的工业自动化,因此,未来较长一段时间内,非标 自动化会有长足的发展,同时,笔者认为建立在 工业自动化基础之上的工业“4.0”(智能制造) 才是有意义的,信息化与慢节奏人工作业方式相 结合,在大多数场合下,既不匹配,也无意义, 更谈不上智能制造,因此,非标自动化发展在当 前国内生产制造中具有重要的地位,规范发展非 标自动化,使之向高集成度、柔性化、智能化方 向发展,有利于早日实现“中国制造2025”。
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